Sērskābes struktūra, īpašības, nomenklatūra, izmantošana



The  sērskābe ir skābe, kas veidojas, izšķīdinot sēra dioksīdu, SO2, ūdenī Tā ir vāja un nestabila neorganiskā skābe, kas nav atrasta šķīdumā, jo tās veidošanās reakcija ir atgriezeniska un skābe ātri sadalās reaktīvos, kas to ražo (SO2 un H2O).

Sērskābes molekula ir konstatēta tikai gāzes fāzē. Šīs skābes konjugētās bāzes ir parastie anjoni sulfītu un bisulfītu formās.

SO risinājumu Ramana spektrs2 parāda tikai signālus, kas saistīti ar SO molekulu2 un bisulfīta jonu, HSO3-, atbilst šādam līdzsvaram:

SO2    +  H2O    <=> HSO3-     +       H+

Tas norāda, ka ar Ramana spektru nav iespējams noteikt sērskābes klātbūtni sēra dioksīda šķīdumā ūdenī.

Atklājot atmosfēru, tā ātri pārvēršas sērskābē. Sērskābe tiek reducēta uz ūdeņraža sulfīdu ar atšķaidītu sērskābi un cinku.

Mēģinājums koncentrēt SO risinājumu2 Iztvaicējot ūdeni, lai iegūtu sērskābi bez ūdens, tas neradīja rezultātu, jo skābe ātri sadalās (veidojot reakciju pretējā virzienā), tāpēc skābi nevar izolēt.

Indekss

  • 1 Dabas veidošanās
  • 2 Struktūra
    • 2.1. Izolēta molekula
    • 2.2 Molekula, ko ieskauj ūdens
    • 2,3 SO2 ∙ nH2O
  • 3 Fizikālās un ķīmiskās īpašības
    • 3.1. Molekulārā formula
    • 3.2. Molekulmasa
    • 3.3. Fiziskais izskats
    • 3.4 Blīvums
    • 3.5 Tvaika blīvums
    • 3.6 Kodīgums
    • 3.7 Šķīdība ūdenī
    • 3.8 Jutīgums
    • 3.9. Stabilitāte
    • 3.10. Skābuma konstante (Ka)
    • 3.11 pKa
    • 3,12 pH
    • 3.13 Uzliesmošanas punkts
    • 3.14 Sadalīšanās
  • 4 Nomenklatūra
  • 5 Sintēze
  • 6 Lietojumi
    • 6.1. Uz koka
    • 6.2 Dezinfekcijas līdzeklis un balinātājs
    • 6.3 Konservanti
    • 6.4 Citi izmantošanas veidi
  • 7 Atsauces

Dabas veidošanās

Sērskābi dabā veido sēra dioksīda, lielo rūpnīcu aktivitātes un atmosfēras ūdens kombinācija. Šī iemesla dēļ to uzskata par skābā lietus starpproduktu, kas rada lielu kaitējumu lauksaimniecībai un videi.

Tās skābes forma nav izmantojama dabā, bet parasti tā ir nātrija, kālija, sulfīta un bisulfīta sāļi..

Sulfīts tiek veidots organismā endogēnā veidā, kas rodas sēra saturošu aminoskābju metabolisma rezultātā. Tāpat sulfīts tiek ražots kā pārtikas un dzērienu fermentācijas produkts. Sulfīts ir alergēns, neirotoksisks un metabotoksisks. To metabolizē sulfīta oksidāzes enzīms, kas to pārveido par sulfātu, nekaitīgu savienojumu.

Struktūra

Izolēta molekula

Attēlā redzama izolētas sērskābes molekulas struktūra gāzveida stāvoklī. Dzeltenā sfēra centrā atbilst sēra atomam, sarkanajiem - skābekļa atomiem un baltajiem - ūdeņraža atomiem. Tās molekulārā ģeometrija ap S atomu ir trigonāla piramīda, ar O atomu zīmējumu.

Tad gāzveida stāvoklī H molekulas2SO3 var uzskatīt par nelieliem trigonāliem piramīdiem, kas peld gaisā, pieņemot, ka tas ir pietiekami stabils, lai ilgst ilgi, nereaģējot.

Konstrukcija skaidri parāda, kur divi skābie ūdeņraži nāk no: hidroksilgrupām, kas saistītas ar sēru, HO-SO-OH. Tāpēc šim savienojumam nav pareizi pieņemt, ka viens no skābes protoniem, H+, atbrīvojas no sēra atoma, H-SO2(OH).

Abas OH grupas ļauj sērskābei mijiedarboties ar ūdeņraža saitēm, turklāt S = O saites skābeklis ir ūdeņraža akceptors, kas pārvērš H2SO3 gan labu tiltu donoru, gan akcentu.

Saskaņā ar iepriekš minēto H2SO3 jāspēj kondensēties šķidrumā, tāpat kā sērskābe,2SO4. Tomēr tas tā nav.

Molekula, ko ieskauj ūdens

Līdz šim nav bijis iespējams iegūt bezūdens sērskābi, ti, H2SO3(l); kamēr H2SO4(ac), no otras puses, pēc dehidratācijas tā tiek pārveidota bezūdens formā, H2SO4(l) kas ir blīvs un viskozs šķidrums.

Pieņemot, ka H molekula2SO3 paliek nemainīgs, tad tas varēs lielā mērā izšķīdināt ūdenī. Mijiedarbība, kas regulētu minētos ūdens šķīdumus, atkal būtu ūdeņraža tilti; tomēr būtu arī elektrostatiskas mijiedarbības, kas rodas hidrolīzes bilances rezultātā:

H2SO3(ac) + H2O (l) <=> HSO3-(ac) + H3O+(ac)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Sulfīta jonu, SO32- tā būtu viena un tā pati molekula, bet bez baltām sfērām; un hidrogēnsulfīta (vai bisulfīta) jonu, HSO3-, saglabā baltu sfēru. Sāļu bezgalība var rasties abos anjonos, daži ir nestabilāki nekā citi.

Patiesībā ir apstiprināts, ka ļoti neliela daļa šķīdumu sastāv no H2SO3; tas ir, paskaidrotā molekula nav tā, kas tieši mijiedarbojas ar ūdens molekulām. Iemesls tam ir tāpēc, ka tam ir noārdīšanās izcelsme2 un H2Vai kas ir termodinamiski labvēlīgs.

SO2∙nH2O

Sēra skābes patiesā struktūra sastāv no sēra dioksīda molekulas, ko ieskauj ūdens sfēra, kas sastāv no n molekulām..

Tātad, SO2, kura struktūra ir leņķveida (bumeranga tips), blakus tās ūdens sfērai, ir atbildīgs par skābajiem protoniem, kas raksturo skābumu:

SO2∙ nH2O (ac) + H2O (l) <=> H3O+(ac) + HSO3-(ac) + nH2O (l)

HSO3-(ac) + H2O (l) <=> SO32-(ac) + H3O+

Papildus šim līdzsvaram ir arī šķīstības bilance attiecībā uz SO2, kura molekula var izplūst no ūdens uz gāzes fāzi:

SO2(g) <=> SO2(ac)

Fizikālās un ķīmiskās īpašības

Molekulārā formula

H2SO3

Molekulmasa

82,073 g / mol.

Fiziskais izskats

Tas ir bezkrāsains šķidrums ar pikantu sēra aromātu.

Blīvums

1,03 g / ml.

Tvaika blīvums

2.3. (Attiecībā pret gaisu, kas tiek uzskatīta par 1)

Kodīgums

Tas ir kodīgs metāliem un audumiem.

Šķīdība ūdenī

Sajaucas ar ūdeni.

Jūtīgums

Tas ir jutīgs pret gaisu.

Stabilitāte

Stabils, bet nesaderīgs ar stipriem pamatiem.

Skābuma konstante (Ka)

1,54 x 10-2

pKa

1.81

pH

1,5 uz pH skalas.

Aizdegšanās punkts

Nav uzliesmojošs.

Sadalīšanās

Sildot sērskābi, var sadalīties, emitējot sēra oksīda toksisku dūmu.

Nomenklatūra

Sēra devas ir šādas: ± 2, +4 un +6. No formulas H2SO3, var aprēķināt, kāda sēra saturošā valence vai oksidācijas numurs ir savienojumā. Lai to izdarītu, ir pietiekami, lai atrisinātu algebrisko summu:

2 (+1) + 1v + 3 (-2) = 0

Tā kā tas ir neitrāls savienojums, to atomu kopsummai, kas veido to, ir jābūt 0. Ja mēs atrisināsim v par iepriekš minēto vienādojumu, mums ir:

v = (6-2) / 1

Tādējādi v ir +4. Tas nozīmē, ka sērs piedalās ar otro valenci, un saskaņā ar tradicionālo nomenklatūru nosaukumam ir jāpievieno sufikss -oso. Šī iemesla dēļ H2SO3 tā ir pazīstama kā sērskābesedz.

Vēl viens ātrāks veids, kā noteikt šo valenci, ir H2SO3 ar H2SO4. H2SO4 sērs ir valence +6, tāpēc, ja O ir noņemts, valence samazinās līdz +4; un, ja tiek noņemts cits, valence samazinās līdz +2 (kas būtu skābes gadījumā hipoglikēmijasērusedz, H2SO2).

Kaut arī mazāk zināms, H2SO3 to var saukt arī par trioksosulfurskābi (IV) saskaņā ar krājumu nomenklatūru.

Sintēze

Tehniski tas tiek veidots, sērot sēru, veidojot sēra dioksīdu. Tad tas izšķīst ūdenī, veidojot sērskābi. Tomēr reakcija ir atgriezeniska un skābe ātri sadalās atpakaļ reaģentos.

Tas ir skaidrojums, kāpēc sērskābe nav atrodama ūdens šķīdumā (kā minēts sadaļā par ķīmisko struktūru)..

Lietojumi

Parasti sērskābes lietojums un pielietojums, jo tā klātbūtni nevar noteikt, attiecas uz sēra dioksīda šķīdumu un skābes bāzes un sāļu lietojumu un pielietojumu..

Kokā

Sulfīta procesā koksnes masa tiek ražota gandrīz tīru celulozes šķiedru veidā. Lignīna ekstrakcijai no koksnes šķeldām izmanto vairākus sērskābes sāļus, izmantojot augstspiediena tvertnes, ko sauc par digistoriem..

Sāļi, ko izmanto koksnes masas iegūšanai, ir sulfīts (SO32-) vai bisulfīts (HSO)3-), atkarībā no pH. Pret jonu var būt Na+, Ca2+, K+ vai NH4+.

Dezinfekcijas līdzeklis un balinātājs

-Sērskābe tiek izmantota kā dezinfekcijas līdzeklis. To izmanto arī kā vieglu balināšanas līdzekli, īpaši hlora jutīgiem materiāliem. Turklāt to izmanto kā zobu balinātāju un pārtikas piedevu.

-Tā ir dažādu kosmētiku sastāvdaļa ādas kopšanai un tika izmantota kā pesticīdu elements žurku eliminācijā. Novērš vīnus vai augļus dažādos audumos.

-Tas kalpo kā antiseptisks līdzeklis, kas ir efektīvs, lai novērstu ādas infekcijas. Dažos brīžos tā tika izmantota fumigācijās, lai dezinficētu kuģus, slimības slimību upurus utt..

Konservants

Sērskābe tiek izmantota kā augļu un dārzeņu konservants un lai novērstu tādu dzērienu kā vīns un alus fermentāciju, kas ir antioksidants, antibakteriāls un fungicīds elements..

Citi izmantošanas veidi

-Sērskābe tiek izmantota zāļu un ķīmisko produktu sintēzē; vīna un alus ražošanā; naftas produktu rafinēšana; un to izmanto kā analītisku reaģentu.

-Bisulfīts reaģē ar pirimidīna nukleozīdiem un tiek pievienots divkāršai saitei starp pirimidīna 5. un 6. pozīciju, modificējot saiti. Bisulfīta transformāciju izmanto, lai pārbaudītu polinukleotīdu sekundārās vai augstākās struktūras.

Atsauces

  1. Vikipēdija. (2018). Sērskābe. Saturs iegūts no: en.wikipedia.org
  2. Skābju nomenklatūra. [PDF] Saturs iegūts no: 2.chemistry.gatech.edu
  3. Voegele F. Andreas & col. (2002). Par sērskābes stabilitāti (H. \ T2SO3) un tā Dimer. Chem. Eur. J. 2002, 8, Nr.24.
  4. Shiver & Atkins. (2008). Neorganiskā ķīmija (Ceturtais izdevums., Lappuse 393). Mc Graw kalns.
  5. Calvo Flores F. G. (s.f.). Neorganiskās ķīmijas formulēšana. [PDF] Saturs iegūts no: ugr.es
  6. PubChem. (2018). Sērskābe. Saturs iegūts no: pubchem.ncbi.nlm.nih.gov
  7. Steven S. Zumdahl. (2008. gada 15. augusts). Okskābe Encyclopædia Britannica. Saturs iegūts no: britannica.com